k_Capitolul 9.pdf

7/25/2019 k_Capitolul 9.pdf

1/15

118

Capitolul 9.

Conducerea procesului de uscarea cherestelei

Conducerea procesului de uscare include msurarea continu aparametrilor de regim (umiditatea lemnului, temperatura aerului, umiditatea deechilibru), compararea acestora cu valorile de regim i reglarea corespunztoarea parametrilor aerului prin acionarea elementelor de execuie. n prezent,conducerea procesului de uscare se realizeaz n majoritatea cazurilor completautomatizat, cu ajutorul calculatorului.

9.1. Msurarea parametrilor de regim

Umiditatea lemnului. Pentru urmrirea continua umiditii lemnului ntimpul procesului de uscare se utilizeaz traductori rezistivi (tip cui) (Fig. 9.1).Acetia se introduc n scnduri dintre cele mai lungi i mai umede, la cel puin50cm fade capt, la mijlocul limii scndurii (Fig. 9.2), pe faa scndurii (nupe cant i nici pe capt).

Pentru introducerea electrozilor de tip cui n lemn se practic mai ntiguri strict verticale cu ajutorul unui burghiu, dispuse n general la o distande30mm perpendicular pe fibrele lemnului. Adncimea de ptrundere aelectrozilor trebuie s fie de minim 1/3 i nu mai mult de 1/2 din grosimeamaterialului.

Fig. 9.1. Traductor rezistiv tip V2A

pentru urmrirea umiditiilemnului pe parcursul procesului de

uscare.

Fig. 9.2. Amplasarea traductorului

de umiditate n scndur.


2/15

119

La o arj sunt necesare 4-8 puncte de msurare a umiditii pentru aobine un rezultat reprezentativ. Ele se amplaseaz n poziiile din careumiditatea se elimin cel mai greu, respectiv la mijlocul limii i nlimiistivei, n treimea inferioari pe partea de ieire a aerului din stiv(la instalailefr circulaie reversibil a aerului). Conectarea traductorilor la instalaia de

conducere i reglare se face prin intermediul unor cabluri speciale, dupintroducerea stivei n instalaie.

Temperatura aerului. Pentru urmrirea continu a temperaturii dincamera de uscare n timpul procesului se utilizeaz de regul traductoritermorezistivi din platinsau nichel (Pt100 sau Ni100)(Fig. 9.3).

Traductorul de temperatur se amplaseaz peperetele lateral al instalaiei, pe partea de intrare a aeruluin stiv. La instalaiile cu circulaie reversibil a aeruluisunt necesari doi astfel de traductori, calculatorulprelund informaia de la cel situat pe partea de intrare aaerului n stiv.

Fig. 9.3. Traductor termorezistiv pentru msurareatemperaturii mediului de uscare.

Umiditatea de echilbru. Pentru urmrirea continua umiditii aerului dincamera de uscare n timpul procesului se utilizeaz aa-numitul traductor deumiditate de echilibru (Fig. 9.4), format din doi electrozi metalici plani, ntrecare se aeaz o plcu dintr-un material foarte higroscopic (furnir de Limbasau plcude celuloz).Traductorul de umiditate de echilibru se amplaseazpeperetele lateral al instalaiei, alturi de traductorul de temperatur, pe partea deintrare a aerului n stiv, sub o placde protecie (vezi Fig. 9.4) pentru a preveniinfiltrarea accidentalde condens. Ca i n cazul traductorului de temperatur, lainstalaiile cu circulaie reversibil a aerului sunt necesari doi astfel detraductori.

Fig. 9.4. Traductor de umiditate de echilibru (Foto: SECEA).


3/15

120

9.2. Reglarea parametrilor de regim

Dintre cei trei parametri de regim mai sus amintii, doar temperaturaaerului i umiditatea de echilibru sunt parametri de reglare.

Principiul reglrii este simplu: se comparvaloarea real a parametrului

cu cea prescrisn regim pentru faza respectivi n cazul n care ele difer, seacioneazcorespunztor asupra elementelor de execuie (Fig. 9.5).

Fig. 9.5. Principiul reglrii parametrilor aerului la uscare.

Pentru a efectua o reglare corespunztoare, instalaia trebuie s fieprevzutpe de-o parte cu elemente de msurare a parametrilor reali din cameri pe de altparte cu elemente de execuie pentru modificarea acestor parametri,conform regimului de uscare.

Corespunztor celor doi parametri principali la uscare, existdoucircuitede reglare:

- circuitul de reglare a temperaturii;

- circuitul de reglare a umiditii aerului.

a) Circuitul de reglare a temperaturii

Msurarea temperaturii reale tRdin interiorul instalaiei se face cu ajutorultraductorului termorezistiv.

Elementul de execuie pentrureglarea temperaturii este unelectroventil (Fig. 9.6) amplasat pe

conducta de alimentare cu agent termica caloriferului.

Fig. 9.6. Electroventile pe conducta

de alimentare a caloriferului irespectiv a evii de umezire (Foto:

SECEA).


4/15

121

Reglarea temperaturii se va face pe baza comparrii valorii reale atemperaturii msurate, tRcu cea prescris, tP:

- dactR= tPelectroventilul rmne pe poziie;

- dactR< tPelectroventilul se deschide;

- dactR>tPelectroventilul se nchide.Cele mai moderne sisteme de reglare permit deschiderea/nchiderea

electroventilului n mod continuu, cu ajutorul regulatoarelor proporionale, prinaceasta realizndu-se o reglare mai fin dect n cazul regulatoarelor cu doupoziii, nchis/deschis.

b) Circuitul de reglare a umiditii relative a aerului

Msurarea umiditii de echilibru a mediului de uscare se face cu ajutorultraductorului special cu plcuhigroscopic.

Elementele de execuie pentru reglarea umiditii aerului sunt:

- un electroventil amplasat pe conducta de alimentare cu agent termic ainstalaiei de umezire (vezi Fig. 9.6);

- clapetele din courile deadmisie i evacuare a aerului, acionatecu ajutorul unor servomotoare (Fig.9.7) interconectate, astfel nct toateclapetele s se nchid/deschidsimultan sub acelai unghi, iarcantitatea de aer exhaustatsfie egalcu cantitatea de aer proaspt admis.

Avnd n vedere c prindeschiderea electroventilului seurmrete umezirea aerului (cretereaumiditii de echilibru), iar prindeschiderea clapetelor dimpotriv,reducerea acesteia, cele douelementede execuie sunt interblocate, respectiv:

Fig. 9.7. Servomotor de acionare aclapetei din coul de aer.

- electroventilul nu se deschide dect atunci cnd clapetele sunt nchise;- clapetele se deschid numai dacnu funcioneazinstalaia de umezire.

Ca i n cazul reglrii temperaturii este preferabil ca nchiderea ideschiderea elementelor de execuie s se poat realiza continuu, nu numai ndoutrepte (nchis/deschis).


5/15

122

Reglarea umiditii de echilibru a aerului se face pe baza comparriivalorii reale (UeR) cu cea prescrisde regim (UeP) astfel:

- dacUeR= UeP: se nchide electroventilul sau clapetele, dupcum pnn acel moment s-a realizat o umezire sau o desumidificare a aerului;

- dacUeR< UeP: se deschide ventilul pentru umezire, clapetele fiindnchise;

- dac UeR > UeP: se ntrerupe umezirea i se deschid clapetele, lanceput mai puin i n cazul n care umiditatea nu scade suficient, sedeschid mai mult pnla maxim.

c) Interdependena celor doucircuite de reglare

Este de reinut c ntre cei doi parametrii ai aerului (t i Ue) exist ointerdependen, astfel nct cele doucircuite de reglare nu trebuie vzute doar

individual.Trebuie tiut cprin ridicarea temperaturii, Uescade, chiar i n condiiile

funcionrii instalaiei de umezire. De aceea, mai ales n perioada de nclzire ide uscare la U >Ucr, cnd realizarea unei umiditi ridicate a aerului are un rolfoarte nsemnat, creterea lui t i Ue trebuie efectuat ntr-un joc continuu, ntrepte, pnla atingerea valorilor prescrise.

De asemenea trebuie avut n vedere c, n funcie de agentul termic folositpentru umezire, acesta poate avea ca efect o uoar cretere a temperaturiiaerului (la umezirea cu vapori) sau, dimpotrivo rcire a acestuia (la umezirea

cu ap), efect de care este bine s se in seama la stabilirea temperaturii nperioada de condiionare.

d) Reglarea vitezei aerului

n afara celor doi parametri principali, la instalaiile mai noi se oferiposibilitatea de reglare a vitezei aerului, n vederea realizrii unei economii deenergie electric.

Modul optim de variere (continuu sau n trepte) este controversat. nopinia unor productori de instalaii, varierea continu a turaiei pe parcursul

procesului de uscare ar conduce la economii de pn la 50% din consumul deenergie electric. Ali specialiti consider c este suficient varierea n doutrepte a turaiei (soluie mai ieftin), economia realizatfiind comparabil. O atreia opinie consider c, dei consumul de energie electric este mai ridicat,meninerea turaiei la 100% pe tot parcursul uscrii este ndreptit de duratamai redus. De reinut este c:


6/15

123

- n perioada de nclzire iniial, cnd nu se realizeazuscarea, deci aerulnu are rolul de a ndeprta umiditatea, viteza aerului poate fi mai sczut, avndnsn vedere caceasta prelungete durata perioadei i ofercondiii favorabileatacului lemnului de ctre ciuperci;

- n perioada evaporrii apei de la suprafa, cnd viteza aerului

influeneaz decisiv dinamica uscrii este evident necesar turaia maxim aventilatoarelor;

- pe msurce uscarea avanseazi cantitatea de apeliminatn unitateade timp devine din ce n ce mai mic, rolul vitezei aerului ca agent dendeprtare a apei scade din nou. Pe aceasta se bazeazteoria cn perioada deeliminare a apei legate, pn la sfritul uscrii, ca i n perioada de nclzire,turaia poate fi redus pn la 50%. Totui, avnd n vedere cellalt rol alvitezei, acela de a asigura schimbul de cldur ntre mediu i lemn, estediscutabil daceconomia realizatprin reducerea vitezei compenseazcretereacostului cauzatde prelungirea duratei de uscare.

Spre deosebire de ceilali doi parametri ai aerului, reglarea turaiei nu seface prin compararea unei valori msurate cu cea prescris, ci pur i simpluatribuind (prin programare) fiecrei faze a procesului de uscare un anumitprocentaj din turaia maxim. n Fig. 9.8 este prezentat un exemplu.

nclzire iniial ...................................... 70 %

nclzire n profunzime .............................. 77 %

Uscare propriu-zis:

U 30 % ...........................100 %

20 % U 30 % ............................ 80 %

15 % U 20 % ............................ 78 %

10 % U 15 % ............................ 75 %

U < 10 % ........................................74 %

Condiionare ............................................... 58 %

Rcire .......................................................... 5 %

Fig. 9.8. Regim de variere a vitezei aerului pe parcursul procesului de

uscare.

Elementul de execuie l constituie n acest caz convertizorul de frecvenncorporat n construcia motorului electric care acioneazfiecare ventilator.


7/15

124

9.3. Sisteme de comand

n prezent, conducerea procesului de uscare se realizeaz n majoritateantreprinderilor automatizat, cu ajutorul calculatorului. Sistemele completautomatizate presupun un echipament care ar putea conduce singur ntregulproces de uscare, fr ca intervenia operatorului s mai fie necesar dup

introducerea datelor iniiale (specie, grosime, umiditate final dorit). n ciudagradului avansat de automatizare, practica a demonstrat totui c experienaoperatorului este indispensabil, atunci cnd se dorete o optimizare a procesului(corelarea ntre calitatea i costul uscrii).

Un sistem automatizat de conducere a procesului de uscare (Fig. 9.9)cuprinde, n general, urmtoarele componente:

- unitate central;

- dulap de comand;

-

amplificator de semnal;- elemente de msurare;

- elemente de execuie.

Fig. 9.9. Sistem automatizat de conducere a procesului de uscare

(dupTrbswetter 2006).


8/15

125

Unitatea central este elementul care permite centralizarea datelor deuscare i conducerea de la distan a procesului de la mai multe cameresimultan. Astfel, o unitate centralpoate deservi mai multe camere de uscare (deregul, pn la 16). Unitatea central nu reprezint un element componentobligatoriu al sistemului de comand, deoarece funciile ei pot fi asigurate

individual pentru fiecare cameri de ctre dulapul de comand. Se considereconomic eficient achiziionarea unei uniti centrale dac ntreprindereadispune de un numr mai mare sau egal cu 3 camere de uscare.

Dulapul de comandeste componenta de baza sistemului. Este necesarcte un dulap de comandpentru fiecare instalaie de uscare. El se amplaseazntr-un spaiu din proximitatea camerelor de uscare. De regul, dulapul decomandeste dotat cu un monitor (Fig. 9.10a) (uneori, de tip touch screen)(Fig.9.10b), prin intermediul cruia operatorul uman introduce datele iniiale alearjei (specia, grosimea, umiditatea finaldorit) i totodatpoate apela oricndpe parcursul procesului informaii despre stadiul procesului (valorile indicate de

sonde, gradul de deschidere al fiecrui electroventil, al clapetelor, turaiaventilatoarelor etc.).

Sistemul cu microprocesor ncorporat la sistemele moderne permitestabilirea regimului de uscare n funcie de datele iniiale introduse de operator iefectueaz ulterior trecerea de la o faz la alta a procesului, prin modificareavalorilor impuse ale parametrilor aerului. De asemenea, la unele sisteme esteposibilcontorizarea consumului de energie, memorarea diagramelor de uscare(arhiv) .a.

Totodat, dulapul de comand este cel care primete informaii asupra

valorilor parametrilor de regim msurate de senzorii din cameri dcomenzilecorespunztoare la elementele de execuie dacsunt necesare operaii de reglare.

a. b.

Fig. 9.10. Monitorul dulapului de comand componenta care permitedialogul ntre operatorul uman i camera de uscare

(Foto: a-SEBA INDUSTRIAL; b- SECEA).


9/15

126

Amplificatorul de semnal are rolul de a prelua semnalele transmise desenzorii din camera de uscare i a le amplifica nainte de a le transmite maideparte ctre dulapul de comand. Amplificatorul se amplaseaz, de regul,direct pe peretele exterior al camerei de uscare, n dreptul casetei de centralizarea cablurilor elementelor de msurare (vezi Fig. 9.9).

Elementele de msurare (senzorii) sunt amplasate n interiorul camereide uscare i au rolul de a msura continuu valorile reale ale parametrilor deregim (umiditatea lemnului, temperatura aerului i umiditatea de echilibru).Pentru umiditatea lemnului se folosesc minim 4 (mai bine, 8 sau chiar 16) sondela o arj, iar pentru temperaturi umiditatea de echilibru se utilizeazcte untraductor la instalaiile cu circulaie nereversibil i cte 2 traductori pentrufiecare parametru la instalaiile cu circulaie reversibil.

Elementele de execuie constau n electroventile, servomotoare iconvertizoarele de frecvenale motoarelor electrice, aa cum s-a artat n 9.4.Ele primesc comenzi de la dulapul de comandi au rolul reglrii parametriloraerului astfel nct acetia satingvalorile de regim.

Sistemele automate de conducere a procesului de uscare ofersiguranicomoditate n exploatarea instalaiilor de uscare. n acest caz rolul operatoruluiuman se reduce la introducerea datelor iniiale. Se recomand totuisupravegherea periodic (citiri zilnice) pentru a rezolva eventuale situaii deavarie care pot aprea pe parcursul procesului (ex: blocarea unui electroventilsau a unei clapete etc.).

9.4.

Evidena uscrii. Analiza fiei de evidenDocumentul care atest modul n care a decurs uscarea unei arje se

numete fide evidena uscrii (sau protocol al uscrii). Fie c se prezintsub form tabelar (Tabelul 9.1) sau grafic (Fig. 9.11), fie c este ntocmitmanual (pe baza unor citiri zilnice) sau automat de calculator, fia de evidenaratevoluia parametrilor de regim (umiditatea medie a lemnului, temperaturaaerului, umiditatea de echilibru) n timp, pe parcursul ntregului proces deuscare.

Fia de eviden sau protocolul uscrii permit analiza unui proces deuscare din punct de vedere calitativ. Cu ajutorul ei se pot stabili (n cazul uneiuscri nereuite) cauzele care au condus la apariia unor defecte.

Cele mai frecvent ntlnite probleme care pot fi constatate din fia deeviden a uscrii sunt nerealizarea temperaturii i/sau a umiditii aeruluiprevzute de regim, scderea prea lentsau ntrerupta umiditii lemnului .a.


10/15

127

Tabelul 9.1

Fide evidena uscrii

Comanda nr.: .. Camera nr.:

Specia: .. Grosime/form:mm/.

Umiditatea iniial: % Umiditatea final: .%Regim de funcionare: h/zi Destinaia: .

Data Ora U, %

1 2 3 4 Media

t, C Ue, % Obs.

.

.

.

Fig. 9.11. Protocolul uscrii forma grafic(prelucrare dupsoft Gann).


11/15

128

* Nu s-a atins temperatura de regim

Cauzele posibile sunt:

- funcionarea defectuoas a electroventilului de pe conducta dealimentare a caloriferului;

- deteriorarea evilor cu aripioare (murdrie, rugin);- capacitate insuficienta cazanului;

- dimensionare insuficienta caloriferului;

- neetaneiti (mai ales la ui).

* Nu s-a realizat umiditatea aerului prevzutde regim


- funcionarea defectuoasa electroventilului pe conducta de alimentare a

evii de umezire;- nfundarea orificiilor;

- presiune necorespunztoare a agentului de umezire (prea ridicat ncazul utilizrii vaporilor sau prea redus n cazul utilizrii apei reci - nu serealizeazcea).

* Nu s-a realizat scderea suficient de rapida umiditii aerului


- funcionarea defectuoasa clapetelor din courile de aer;

- dimensionarea insuficienta courilor de aer.

n cazul unei uscri reuite, pe baza evidenei arjei respective se poatencerca o optimizare, respectiv modificarea parametrilor, n vederea reduceriiduratei (aplicarea unui regim mai dur).

9.5. Depozitarea cherestelei dupuscareDupscoaterea materialului din instalaia de uscare, acesta se depoziteaz

n stare strns, timp de circa 2-3 zile la rinoase i minim 7 zile la foioasenainte de prelucrare, astfel:

- pentru Uf= 14 - 15% este suficientdepozitarea n oproane acoperite;

- pentru Uf= 11 - 14 % se recomanddepozite nchise, cu posibilitateade nclzire pe timp de iarnsau nfurarea n folie duprcire;


12/15

129

- pentru Uf= 6 - 10% sunt necesare camere de climatizare, prevzute cuinstalaii de reglare a parametrilor aerului, condiiile optime fiind t= 18 - 20Ci = 50-65% sau nfurarea n folie duprcire.

Respectarea timpului de depozitare este foarte important deoarecelemnul are nevoie de acest timp pentru a se rci complet i a se detensiona dup

uscare.n momentul desfacerii stivelor se efectueazi controlul calitativ final n

vederea constatrii eventualelor defecte de uscare.

9.6. Rezumat

Msurarea umiditii lemnului n timpul uscrii se realizeaz cutraductori tip V2A din oel inoxidabil, formai din doi electrozi de tipcui, care se introduc vertical n lemn, perpendicular pe fibrelelemnului, la distanfade capetele i marginile piesei.

Principiul reglrii la uscarea cherestelei const n comparareavalorilor msurate ale parametrilor aerului cu cele prescrise de regimi acionarea corespunztoare a elementelor de execuie.

Cei doi parametri principali de reglare la uscare sunt temperaturaaerului i umiditatea de echilibru; la acetia se adauguneori vitezaaerului.

Un sistem automat de conducere a procesului de uscare este formatdin unitate central, dulap de comand, amplificator de semnal,elemente de msurare i elemente de execuie.

Fia de eviden a uscrii permite analiza unui proces de uscaredin punct de vedere calitativ. Cu ajutorul ei se pot stabili (n cazulunei uscri nereuite) cauzele care au condus la apariia unor defecte.

Dupscoaterea din instalaie, stivele se depoziteazobligatoriu nstare strnscteva zile pentru detensionare i rcirea complet.

9.7. Test de evaluare a cunotinelorMarcai cu x rspunsul corect:

1. De ce este necesarmsurarea umiditii de echilibru n timpulprocesului de uscare ?

pentru a putea urmri reducerea umiditii pieselor

pentru a o compara cu valoarea prescris(datn regim) ia efectua reglarea ei

pentru a o compara cu umiditatea mediului exterior


13/15

130

2. Dactemperatura realn camereste mai micdect ceaprevzut:

se deschid clapetele din couri

se deschide electroventilul de pe conducta de alimentare a

evii de umezirese deschide electroventilul de pe conducta de alimentare acaloriferului

3. Traductorii de temperaturi umiditate a aerului se amplaseaz:

pe peretele lateral al instalaiei, pe partea de intrare aaerului n stiv

pe peretele lateral al instalaiei, pe partea de ieire a aeruluidin stiv

la mijlocul stivei

4. Elementele de execuie care regleazumiditatea aerului ninstalaie sunt:

ventilatoarele

clapetele din couri

electroventilul pe conducta de alimentare a evii deumezire i clapetele din couri

5. Rolul dulapului de comandeste:compararea valorilor reale cu cele prescrise aleparametrilor aerului i reglarea acestora

msurarea i compararea valorilor reale i prescrise aleparametrilor aerului

msurarea i reglarea umiditii lemnului

6. ntocmirea fiei de evidena uscrii este necesarpentru:

a msura parametrii de regima verifica evoluia procesului i a identifica eventuale erori

a ti cu exactitate data la care s-au produs defectele deuscare

7. La uscarea unei arje de cherestea de fag, elementele de msurareindicla un moment dat:


14/15

131

- umiditatea medie a lemnului: 40%

- temperatura aerului: 40C

- umiditatea de echilibru: 12%

Care considerai ceste statutul corect al elementelor de execuie n

aceastsituaie?ambele electroventile nchise; couri deschise

ambele electroventile deschise; couri nchise

electroventil-nclzire deschis; electroventil-umezirenchis; couri nchise.

Sugestie: Facei apel la cunotinele dobndite n cadrul Cap. 4referitoare la parametrii de regim corespunztori acestei faze aprocesului de uscare.

8. La uscarea unei arje de cherestea de molid, elementele demsurare indicla un moment dat:



- umiditatea de echilibru: 10%.

n ce fazcredei cse aflprocesul? Justificai.

faza de nclzire

faza de uscare propriu-zis

faza de condiionare

9. Raportul uscrii la un moment dat al fazei de nclzire iniiale la oarjde cherestea de stejar indic:



- umiditatea de echilibru: 14%.

Toate elementele de execuie sunt nchise, ceea ce nu este ntru totulcorect. Care sunt posibilele cauze?

blocarea electroventilului de pe conducta de alimentare acaloriferului

nfundarea orificiilor evii de umezire

blocarea clapetelor


15/15

132

10. Analizai diagrama de uscare de mai jos a unei arje de cheresteade stejar, care s-a soldat cu numeroase defecte. Care considerai caufost greelile de reglare care au condus la apariia acestor defecte ?

temperatura n faza de nclzire (40C) este prea mic

umiditatea de echilibru a sczut sub 18% cu mult nainteca umiditatea lemnului satingvaloarea criticde 27%

temperatura la sfritul procesului (56C) este prea mare

NOT

Soluiile testului de evaluare sunt indicate la sfritul cursului, n Anexa 2.

k_Capitolul 9.pdf

Documents

Transcript of k_Capitolul 9.pdf